轿车三元催化器的故障检修与失效防护

李新伟

（广州市交通高级技工学校，广东 广州 510000）

使用维修

轿车三元催化器的故障检修与失效防护

李新伟

（广州市交通高级技工学校，广东 广州 510000）

为控制汽车排放污染，现代汽车大多装有尾气净化装置。文章以广州本田2.4L轿车不能启动的故障为例，经分析、检测，最终找出故障原因是三元催化器损坏失效。并对三元催化器出现故障的原因、检修方法进行了分析探讨，对预防三元催化器早期失效提出了使用注意事项，希望对一线汽车维修人员和广大汽车使用者能有所借鉴。

三元催化器；故障检修；失效防护

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-165-03

前言

目前，我国汽车保有量不断增大，汽车尾气对环境的污染不容忽视，因此对汽车尾气的排放要求也越来越高。三元催化器的出现对改善汽车尾气排放起着非常重要的作用，但当它出现故障时，不但无法控制尾气，而且会严重响发动机工况，甚至出现车辆不能启动的情况。因此，对三元催化器故障的迅速检修以及日常做好故障防范就显得非常必要。笔者通过一个实例进行了这方面的探讨分析。

1 故障现象

笔者曾经在朋友经营的一间汽车维修厂接触过一辆广州本田2.4L奥德赛轿车，该车出现了不能启动故障。经了解，该车已行驶了201000Km。根据车主反映，此车在跑完高速公路后经过一段颠簸路段时，感觉慢慢加不起油,走了大概七、八公里就死火了，之后再也无法启动。

2 故障诊断与分析

2.1 故障诊断

车主陈述，该车很少进行保养。出现故障前的三个月曾经在路边档口检修过一次，故障情况是跑高速时感觉加速无力，油耗比以前大了许多。检修时清洗了油路，更换了三滤。检修后车主感觉效果好了一点，但加速始终没有以前那么顺畅。车主还反映有一次在行驶过程中发动机故障灯异常亮起，但到第二天灯不亮了。于是没在意，没有及时把车送去检修。

笔者首先查看发动机外表，未发现异常；启动车子，发动机起动了一下很快就熄火了，之后再也无法启动；采用人工读取故障码，但调不出任何故障码。

考虑到故障灯只是曾经亮过，很有可能是间歇性故障，再加上氧传感器只作为提供一个修正信号，不可能导致启动不了车。鉴于故障发生的突然性，同时又有明显的启动征兆，故也暂不考虑启动系统故障。而重点放在点火系、燃油供给系及进、排气系统。

经检查，高压分火线有强烈火花跳出；测得燃油压力2.9 Kg/cm2在标准2.7～3.2Kg/ cm2内；启动的同时用听诊器对准喷油器也能听到清脆的动作声；用点火正时枪检查启动时的点火提前角在上止点附近，稍偏迟，说明无明显异常。拆下火花塞，进行气缸压力测试，所测数据及原车气缸压力规定值范围如表1所示：

表1 气缸压力数据

从上表可以看出，气缸压力都很正常，但发现拆下的火花塞电极被烧的很黑且湿，电极头也被烧蚀了一边。用塞尺量得电极间隙为1.25mm，标准为：1.0～1.1mm，偏大了一些。换上新的火花塞，起动征兆明显很多，但仍无法启动。

2.2 疑点分析

为什么火花塞会被烧得如此黑且湿？

根据故障诊断，各项参数基本上在标准范围内，而火花塞被烧得如此黑且湿，同时打不着了车，这一般都是因为混合气太浓才会发生。针对这种现象，笔者对进气歧管绝对压力传感器和喷油器进行详细检查，情况如下。

（1）进气歧管绝对压力传感器（MAP）的检查

此车的进气歧管绝对压力传感器安装在节气门体上，检测进气压力的变化并把它转化为电信号传给电脑，作为决定基本喷油量的重要依据之一。笔者静态测量了进气歧管绝对压力传感器与电脑之间的线束及工作电压是否正常。拔掉传感器上的3芯接头，将点火开关打到“on”档，测得1号与2号、2号与3号端子之间的电压都在标准值5V左右。如图1所示：

（2）喷油器的检查

笔者用全自动超声波喷射器清洗机清洗和检测喷油器。在清洗过程中，检查到喷油器的喷射工况及在规定时间内的喷油量都符合要求，而且没有滴油现象。这表明不是“淹缸”引起的打不着车。

（3）起动时的动态数据流检查

接上HDS专用检测仪，连续启动马达观察各数据流的变化。结果显示进气系统真空度数值由最初的大气压101KPa转变为90KPa又慢慢左右波动；喷油脉宽在5.75ms附近波动；氧传感器的输出电压为3.85V，正常输出电压应该在0～1V内变动，可见明显偏大。换上同一型号的氧传感器再试，输出电压基本没变，证明氧传感器本身没有故障。

由此可见，该车连续打火时真空度变化不大，而氧传感器输出数值明显偏大，证明是启动时气缸吸气量不够、废气中混合气太浓。在其它系统都正常工作情况下，很有可能是排气不畅所致。此时，启动发动机，同时用手堵住排气管出口，感觉没什么压力，说明排气系统确实存在问题。升起车辆并检查排气管外表，见到排气管中部有碰撞过的旧痕，摇动排气管能听见前部三元催化器内有“啦啦”异响，表明很有可能是三元催化器出现故障。

拆开排气歧管与排气管之间的连接口再试车，果然一打子就启动了。这证明了故障确实出在了三元催化器。

3 三元催化器的检查与故障排除

3.1 三元催化器工作原理

三元催化器由载体、催化剂涂层、隔热防震垫层、壳体和连接管组成。载体是支撑催化剂涂层的骨架，呈蜂窝状；催化剂主要是由稀有金属铂、铑组成；隔热防震垫层保护并支撑着载体。基本结构如图2所示。由于它的结构紧密，在排气管中最容易造成堵塞。

汽车尾气中的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化合物（NOX）三种主要有害气体通过三元催化器中的催化剂时，在高温下进行氧化、还原反应，转换成二氧化碳（CO2）、水（H20）和氮气（N2）。从而大大地降低了废气污染。

3.2 三元催化器的检查

首先，卸下三元催化器，采用手电筒透光检测法，如图3所示。结果发现前部载体结构损坏，隔热垫层脱落并烧附在载体上面，只有很少光线透过，可见三元催化器已严重堵塞并损坏。

图3 三元催化器的检查

3.3 三元催化器的更换

在换上新的三元催化器及排气管接口垫，并清除了氧传感器表面的积碳后，发动机可以正常启动。随后再次使用HDS专用检测仪对全部数据检测，未见异常。用废气检测仪检测尾气，所测数据符合排放要求。至此故障彻底排除。

4 三元催化器失效原因分析及日常使用防护

在正常情况下，三元催化器使用寿命可达八万公里以上(国产的也能达到五万公里以上)。由于三元催化器的工作要求严格，如果使用不当，将会造成催化器早期失效甚至损坏。

4.1 温度过高

常温下三元催化转化器不具备催化能力，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力，通常催化转化器的起燃温度在250—350℃，正常工作温度一般在350—700℃。而当温度超过850—1000℃时，其内涂层的催化剂很可能会脱落，载体碎裂。

催化器降低碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)这两种有害物质是通过在催化器内部进行燃烧使其转化为水(H2O)及二氧化碳(CO2)而实现的。而这种反应会产生热量，发动机工作正常情况下，这两种成分的含量适当，燃烧所产生的热量会使催化器保持在最佳工作温度附近，而发动机工作出现异常时排气中这两种成分的含量远远超过正常情况。燃烧所产生的热量有很大可能将使催化器温度超过工作上限，从而伤害到催化剂，使催化器损坏。

因此，在车辆使用过程中要注意防范以下几种情况：

（1）过久的怠速空转；

（2）点火时间过迟；

（3）个别缸失火不工作；

（4）喷油正常但启动困难；

（5）混合气过浓；

（6）发动机烧机油等。

4.2 慢性中毒

催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，磷和锌来自于润滑油，这四种物质及它们在发动机中燃烧后形成氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象。

因此，日常使用中，应避免使用标号低、含硫高的劣质汽油或含铅汽油；同时若发现曲轴箱窜气、空气滤清器过脏、燃油压力过高、水温传感器失效，点火系统和电气系统有故障，均需及时送修处理。

4.3 氧传感器失效

为使废气催化率达到最佳(90%以上)，必然在发动机排气管中安装氧传感器并实现闭环控制，其工作原理是氧传感器将测得废气中氧的浓度，转换成电信号后发送给ECU，使发动机的空燃比控制在一个狭小的、接近理想的区域内(14.7：1)，若空燃比大时，虽然CO和HC的转化率略有提高，但NOX的转化率急剧下降为20%，因此必须保证最佳的空燃比，实现最佳的空燃比，关键是要保证氧传感器工作正常。如果燃油中含铅、硅就会造成氧传感器中毒。此外使用不当，还会造成氧传感器积碳、陶瓷碎裂、加热器电阻丝烧断、内部线路断脱等故障。氧传感器的失效会导致空燃比失准，排气状况恶化，催化转化器效率降低，长时间会使催化器的使用寿命降低。因此，保证氧传感器的正常有效不容忽视。

4.4 表面积碳

当汽车长期工作于低温状态时，三元催化器无法启动，发动机排出的炭烟会附着在催化剂的表面，造成无法与CO和HC接触，长期下来，便使载体的孔隙堵塞，影响其转化效能。对此可对三元催化器定期进行清洗。

可以每隔1万km将三元清洗剂罐接入进气总管的任意一根真空管上，起动发动机，保持2000～2500r/min运转，利用发动机工作时进气系统内的真空度将三元清洗剂逐渐吸入，每次清洗通常需要20～25min，直至罐内清洗剂用完为止。通过此种方法，可以有效地清洗进气门、燃烧室、氧传感器、三元催化器。使其恢复到正常的工作状态，用此法就不会出现氧传感器和三元催化器因堵塞而报废的故障了。4缸发动机用1罐清洗剂即可，6缸和8缸机需用2罐清洗剂。

5 结束语

上述案例中的轿车是因缺少保养，再加上撞过排气管，造成三元催化器初步损坏，导致排气不畅，进气歧管真空度下降。由于进气量由绝对压力传感器检测，输出偏大的信号，而导致混合气偏浓，燃烧不完全，在排气管内进行二次燃烧，又反过来促使三元催化器温度升高，加剧其溶化、堵塞，如此恶性循环，混合气更浓、温度更高。载体前部慢慢熔化，其与壳体之间的隔热垫层终于在那段颠簸路震落，再加上积碳多，使得排气通道堵塞，最终导致发动机不能启动。

为了避免类似故障的发生，笔者建议广大车主应注意使用符合标号的优质燃油，定期对车辆进行保养，发现车辆异常及时送修，保持发动机良好的工作状态。另外，在驾驶过程中应特别注意不要“拖底”，因为碰撞后很容易使里面载体结构破碎，造成排气系统堵塞。

[1] 广州本田雅阁轿车维修手册[M].日本:本田技研工业株式会社.2004.

[2] 曹红兵.现代汽车电子控制技术[M].北京:机械工业出版社.2012,36-136.

[3] 栾琪文.广州本田车系发动机维修精华[M].沈阳：辽宁科学技术出版社,2013,83-127.

Troubleshooting and failure protection of three-way carburetor

Li Xinwei
( Guangzhou jiaotong technical school, Guangdong Guangzhou 510000 )

In order to control automobile emission pollution, most modern cars are equipped with exhaust gas purifier. This paper takes the failure of the Honda 2.4L sedan in guangzhou as an example, analyzes and tests, and finally finds out that the fault is due to the failure of the three - element catalyst. Three yuan catalysts and the cause of the malfunction and mainten-ance methods are analyzed, to prevent premature failure of the ternary catalysts using note, hope to a line of automotive maintenance personnel and the general users can make reference.

ternary activator; Troubleshooting; Failure protection

U467.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)19-165-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.19.057

李新伟，就职于广州市交通高级技工学校。